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全球每年有数千万吨的纺织品被废弃,其中涤棉类纺织品占据一半以上,造成环境污染及资源浪费。水热法作为一种新型的生物质能利用技术,可在温和的反应条件下将生物质转化为以水热焦炭为主的一系列高附加值产物,且因其具备绿色环保、成本低廉、操作简单等特点,引起了众多科研工作者的关注。涤纶在水热条件下可完全水解为乙二醇(EG)和对苯二甲酸(TPA),棉纤维在亚临界水条件下可降解为球形碳材料,本文分别考察了在不同反应温度、时间和pH值时,TPA和EG对棉纤维水热碳化的影响,并采用扫描电子显微镜(SEM)、红外光谱仪(FTIR)、X射线衍射仪(XRD)、元素分析仪(EA)、X射线光电子能谱仪(XPS)及热重分析仪(TG)对所得样品的微观形貌、晶体结构及表面官能团、元素含量及热稳定性进行测试与表征,得出如下结论:(1)涤纶和棉纤维在水热条件下可同时发生降解反应,其中,涤纶水解生成TPA和EG,棉纤维脱水碳化生成碳材料。涤棉混纺比低于55/45时,棉纤维碳产物呈球状及不规则颗粒状;高于55/45时,碳产物外观形貌呈棒状或带状。(2)tpa可通过分离提纯回收。tpa与棉质量比小于1时,tpa对棉纤维在水热条件下的碳化影响较弱;质量比大于1时,碳化产物的外观形貌由球状结构逐渐变为棒状结构,对棉纤维的碳化产生了不利影响。eg含量较低时,对棉纤维的水热焦炭及能量产率起到促进作用。反应体系中eg含量在0.36~18wt.%范围时,其碳产率较未添加eg时大,且在0.5wt.%时,碳产率最大;eg含量为9wt.%时,碳产物热值最大,且呈现相对较好的热稳定性。继续增大反应体系eg的浓度,eg对棉纤维的碳化起到抑制作用,碳产率及能量产率随之降低,球形碳产物消失;eg浓度高于81wt.%时,c/o质量比骤降,棉纤维碳化程度急剧降低,甚至不能发生碳化。(3)tpa或eg的存在不影响棉纤维碳化产物的晶体结构,但可降低棉纤维的碳化温度。水热条件下纯棉纤维的起始碳化温度为240℃,而tpa或eg的加入,使棉纤维的起始碳化温度分别降为220℃和230℃。(4)与纯棉纤维水热碳化相比,tpa或eg的加入并未延长或缩短棉纤维在一定温度下的碳化时间,且对提高碳化产物的石墨化程度无贡献。反应时间会影响棉纤维碳化产率及tpa回收率,280℃水热条件下,tpa/棉纤维碳化体系在反应时间为8h时,碳产率较高,tpa回收率最大;反应时间为6h时,碳产率最大;而eg/棉碳化体系在反应时间为8h时,碳产率最大。(5)综合tpa和eg分析结果:当eg浓度低于0.36wt.%且tpa与棉纤维的质量比小于1(相当于涤棉织物混纺比低于55/45)时,涤纶水解产物对棉纤维水热碳化整体呈促进作用;反之则呈抑制作用。pH值是影响TPA/棉纤维和EG/棉纤维两种水热碳化体系产物外观形貌的主要因素,H+的存在可显著提高碳微球的生成量。